高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析

1、高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析文獻(xiàn)綜述概述近年來，隨著我國(guó)城市建設(shè)的步伐加快，建筑用地日益緊張，使建筑物向高空發(fā)展，城市的高層、超高層建筑數(shù)量日益增多。截止2011年底，我國(guó)高層建筑數(shù)量超過162000棟，其中超高層建筑高達(dá)1500余棟1。與此同時(shí)，我國(guó)高層建筑火災(zāi)也呈不斷上升的趨勢(shì)，而且火災(zāi)規(guī)模越來越大，危害也越來越嚴(yán)重。據(jù)中國(guó)消防年鑒2統(tǒng)計(jì)，20022006年7年間全國(guó)共發(fā)生高層建筑火災(zāi)1054起，而20072009年僅3年全國(guó)就發(fā)生了2040起，增長(zhǎng)了3.5倍。同時(shí)由于高層建筑人群高度密集、財(cái)產(chǎn)高度集中，其火災(zāi)發(fā)生給人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大損失。據(jù)公安部統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)表明，我國(guó)城市社區(qū)火災(zāi)逐年呈明

2、顯上升趨勢(shì)，尤其是高層建筑火災(zāi)占相當(dāng)比例3，因此針對(duì)高層建筑現(xiàn)有的火災(zāi)隱患狀況、分析評(píng)價(jià)其風(fēng)險(xiǎn)，并提出有效對(duì)策具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)及其風(fēng)險(xiǎn)綜述 高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)通過閱讀大量的文獻(xiàn)以及國(guó)內(nèi)外的一些典型高層建筑火災(zāi)案例4-12得出，高層建筑火災(zāi)的主要特點(diǎn)是蔓延迅速，易形成煙囪效應(yīng)，極易向上迅速蔓延，導(dǎo)致數(shù)個(gè)樓層同時(shí)燃燒，形成立體火災(zāi)，而且熱煙毒氣危害嚴(yán)重，直接威脅著人們的生命安全。其火災(zāi)特點(diǎn)可以概括為以下四個(gè)方面?；饎?shì)蔓延途徑多，速度快，危害嚴(yán)重安全疏散困難，容易造成群死群傷事故空間和功能復(fù)雜，起火因素多消防滅火設(shè)施不夠完備，撲救困難高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)7-15及我

3、國(guó)的數(shù)起重特大高層建筑火災(zāi)事故案例分析可知，當(dāng)前我國(guó)高層建筑面臨的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：火災(zāi)從外墻面突破防火分區(qū)、火災(zāi)從建筑內(nèi)部突破防火分區(qū)、疏散通道安全可靠性不夠。此外，防火分區(qū)內(nèi)部的房屋或功能區(qū)域大量使用可燃或易燃的裝修材料、家具組件及電器，以及存放大量可燃物品也給高層建筑帶來了潛在的火災(zāi)隱患?；馂?zāi)從外墻面突破防火分區(qū)外墻保溫材料及系統(tǒng)阻止火焰蔓延的能力不足幕墻系統(tǒng)的防火設(shè)計(jì)存在缺陷廣告裝飾牌的設(shè)置缺乏必要的防火規(guī)定陽臺(tái)雨棚的防火要求不明確火災(zāi)從內(nèi)部突破防火分區(qū)火災(zāi)從建筑內(nèi)部突破防火分區(qū)是建筑火災(zāi)水平、垂直蔓延的主要途徑。在高層建筑火災(zāi)事故案例中發(fā)現(xiàn)，建筑往往存在防火分區(qū)開口處的

4、防火門、防火卷簾的安裝使用不正確問題和建筑中各種豎向管井和孔洞未按規(guī)范要求嚴(yán)格封堵或者封堵不合理的問題。疏散通道被燃燒煙氣封鎖盡管我國(guó)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范針對(duì)疏散樓梯、避難層（間）和防火門（窗）進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定，但是從近年來國(guó)內(nèi)高層建筑發(fā)生的一系列惡性火災(zāi)事故來看，我國(guó)高層建筑疏散樓梯、避難層（間）的安全性和防火門（窗）在實(shí)際使用過程中的可靠性還存在一些問題。主要表現(xiàn)為：封閉樓梯間、防煙樓梯間及前室所用的防火門不能保持關(guān)閉狀態(tài)；防火門不具備防煙功能。滅火救援能力無法達(dá)到相應(yīng)的高度我國(guó)現(xiàn)有消防車的供水能力和供水器材的耐壓強(qiáng)度一般達(dá)不到高層建筑的高度，且現(xiàn)有固定消防設(shè)施無論在研發(fā)、設(shè)計(jì)上，還是在施工、管

5、理方面，都存在一定的缺陷，舉高消防車和消防直升機(jī)由于受施展空間的限制，其作用也有限。人員密集場(chǎng)所的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)高層建筑層數(shù)多，面積大，可燃和易燃材料多，且人員集中，建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)會(huì)迅速蔓延，而疏散十分困難，對(duì)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。國(guó)內(nèi)外火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀綜述 國(guó)外研究現(xiàn)狀20 世紀(jì) 80 年代中期，加拿大國(guó)家研究院（National Research Council of Canada，NRCC)在渥太華建造了一座 10 層火災(zāi)研究實(shí)驗(yàn)塔，用于開展煙氣控制系統(tǒng)的全尺寸實(shí)驗(yàn)研究，并出版了煙氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一書，其內(nèi)容包括煙氣控制系統(tǒng)基本概念、計(jì)算機(jī)分析、樓梯間加壓、區(qū)域

6、煙氣控制以及一些可以接受的測(cè)試方法等，為暖通工程師進(jìn)行防火設(shè)計(jì)提供了一定的理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。1990年，美國(guó)提出評(píng)估特定場(chǎng)所內(nèi)使用產(chǎn)品火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的FRAMEworks方法16。1992 年美國(guó)提出了第一個(gè)被廣泛采用的防火安全分析與設(shè)計(jì)的性能化方法：“火災(zāi)致?lián)p評(píng)估（FIVE：FireInduced Vulnerability Evaluation）方法” 17。1993年，美國(guó)提出了建筑防火評(píng)估方法(The Building Fire Safety EvaluationMethod， BFSEM )18。澳大利亞提出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型(RAM:Risk Assessment Modeling)19。1

7、994年，Satoh等人也對(duì)高層建筑內(nèi)中庭大空間內(nèi)煙氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了一些小尺寸和全尺寸的煙氣研究。英國(guó)的用來評(píng)估住宅人員生命安全的Crisp II20 。1995年，日本提出了建筑物綜合防火安全設(shè)計(jì)方法21。加拿大提出了FIRECAM方法22。1998年，澳大利亞提出了新的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型(CESARE-RISK模型)23。2000 年 Tanaka等人利用小尺寸豎井實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)豎井結(jié)構(gòu)煙氣羽流特性進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)研究，利用簡(jiǎn)單的量綱分析僅提出了開放豎井內(nèi)煙氣羽流上升時(shí)間的確定因素。2004年Chow對(duì)豎井內(nèi)煙氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了尺度模擬，推算出了相應(yīng)煙氣運(yùn)動(dòng)時(shí)間經(jīng)驗(yàn)公式。目前，國(guó)外高層建筑防火研究主要研究火災(zāi)中

8、煙氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律及控制理論。研究方法主要采用理論模擬方法和實(shí)驗(yàn)方法。RONALDGREHM 等建立了評(píng)估世界貿(mào)易中心火災(zāi)行為的模型。國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)關(guān)于火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，但隨著近年來與國(guó)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的交流，目前已經(jīng)開展了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究，并取得了一定的成果。1989年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的成立標(biāo)志著我國(guó)的火災(zāi)基礎(chǔ)科學(xué)研究邁出了新的一步。1995年，范維澄等24運(yùn)用火災(zāi)規(guī)律雙重性理論，探討建筑火災(zāi)綜合模擬評(píng)估的理論框架，以影院、會(huì)堂類大空間建筑為例，運(yùn)用一些可調(diào)試的模擬方法、統(tǒng)計(jì)分析及其模型，給出了在火災(zāi)評(píng)估具體環(huán)節(jié)和應(yīng)用程式上的量化描述。1996年

9、，公安部天津消防研究所開始研究火災(zāi)模擬的相關(guān)方法。特別是在“九五”期間，公安部天津消防研究所在國(guó)外相關(guān)程序的基礎(chǔ)上，開發(fā)了主要針對(duì)大型地下商場(chǎng)人員疏散的模型Egress，該模型在考慮人流方面具有突出的特點(diǎn)。1998年，由加拿大國(guó)家研究委員會(huì)研究的計(jì)算機(jī)風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用評(píng)估模型被用來標(biāo)明高層辦公建筑的經(jīng)濟(jì)合理的防火設(shè)計(jì)（火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與費(fèi)用估價(jià)模型）是一種用于評(píng)估建筑內(nèi)部居住者生命風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)期的財(cái)產(chǎn)損失的計(jì)算機(jī)模型25。2001年，韓新26等以性能化建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范為背景，以消防安全工程學(xué)的實(shí)際發(fā)展水平和我國(guó)現(xiàn)行建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范為基礎(chǔ)，初步建立了建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估性能化方法的基本框架，確定了此框架所應(yīng)具有的

10、基本假定、主要特性、功能和三角形模塊結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)闡述了相應(yīng)評(píng)估方法的基本內(nèi)容。2002年，杜紅兵27等針對(duì)高層建筑火災(zāi)的安全問題，參考高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范并征求有關(guān)專家意見，建立了高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的多級(jí)多層次評(píng)價(jià)因素集，運(yùn)用層次分析法確定了各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重。根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)原理提出了高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的模糊綜合評(píng)價(jià)模型，并應(yīng)用此模型對(duì)某高層建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得到此建筑的火災(zāi)安全等級(jí)。2003年，王鵬飛28等應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)商場(chǎng)火災(zāi)進(jìn)行了研究，建立了評(píng)價(jià)商場(chǎng)火災(zāi)的模糊評(píng)價(jià)模型，并討論了指標(biāo)體系的建立及量化和權(quán)重的處理方法。徐敏等29通過對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)進(jìn)行分析比較，表明

11、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用非線性轉(zhuǎn)換函數(shù)的處理方法更符合火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的非線性特征。針對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)易陷入局部極小而引起評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)值分布不合理的缺陷，提出運(yùn)用遺傳算法克服神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的缺陷，在此基礎(chǔ)上建立了基于遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，研究實(shí)例證明了此模型的可行性。2004年，盧兆明等30將灰色系統(tǒng)中的灰關(guān)聯(lián)分析方法與高層建筑中對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)有影響的因子相結(jié)合，建立了高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的灰關(guān)聯(lián)評(píng)估模型。在該模型中對(duì)權(quán)重的選取、多層次的灰關(guān)聯(lián)綜合評(píng)判進(jìn)行了方法上的研究，最后對(duì)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行了實(shí)例分析。 2006年，王振等31應(yīng)用區(qū)間層次分析法(IAHP)對(duì)高層建筑火災(zāi)安全因素進(jìn)行了研究。2007

12、年，毛春艷等32應(yīng)用物元分析法對(duì)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究。2008年，毛春艷等33應(yīng)用多級(jí)物元分析法對(duì)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究。2009年，徐少波34針對(duì)高層建筑消防設(shè)計(jì)的一系列問題，根據(jù)大型高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的22個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)并根據(jù)實(shí)際問題確定了因素分類，建立起高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的灰色關(guān)聯(lián)評(píng)估模型。2010年，萬金寶等35應(yīng)用灰色模糊綜合評(píng)估法對(duì)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行了研究。2011年，龍騰騰6等在借鑒了事故致因理論的基礎(chǔ)上，對(duì)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了全面的分析。辛晶等36基于云理論的基礎(chǔ)建立了云模型，運(yùn)用該模型對(duì)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。2012年，王旭文11均采用了事故樹分析的方法對(duì)

13、高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估分析。2013年，曹功立37將模糊數(shù)學(xué)中相關(guān)原理引入到層次分析法中，通過構(gòu)建FAHP-FCE模型對(duì)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估目前，基于火災(zāi)動(dòng)力學(xué)與小樣本統(tǒng)計(jì)理論耦合的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法是未來的發(fā)展方向。如何結(jié)合動(dòng)力學(xué)理論與統(tǒng)計(jì)理論，發(fā)展建立在對(duì)火災(zāi)演化機(jī)理和規(guī)律認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上的事故樹分析等危險(xiǎn)性統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)方法，是火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)方法學(xué)的重要研究課題。本文的研究?jī)?nèi)容及方法 研究技術(shù)路線圖評(píng)估模型確定高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)安全評(píng)估模型高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)事故樹分析指標(biāo)體系的建立高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)模型AHP結(jié) 論應(yīng)用案例分析檢驗(yàn)文獻(xiàn)綜述撰寫論文國(guó)外建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析研

14、究現(xiàn)狀高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)分析高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析研究目標(biāo)：通過理論分析及火災(zāi)評(píng)估方法對(duì)高層建筑火災(zāi)風(fēng)進(jìn)行分析研究資料收集著作期刊網(wǎng)絡(luò)檢索高層建筑火災(zāi)事故案例及評(píng)價(jià)方法研究與高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究相關(guān)的前人研究的成果有關(guān)高層建筑火災(zāi)防控等書籍標(biāo)準(zhǔn)及年鑒高層建筑防火設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)及中國(guó)消防年鑒圖1研究技術(shù)路線圖主要研究?jī)?nèi)容本文在前人研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用安全系統(tǒng)工程、建筑防火、人機(jī)工程學(xué)等安全工程的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，統(tǒng)計(jì)歸類高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)及各種風(fēng)險(xiǎn)，得出引發(fā)高層建筑火災(zāi)的主要原因和起火的重點(diǎn)部位。采用事故樹分析方法，應(yīng)用安全系統(tǒng)工程理論，判斷特定事故，對(duì)頂上事件進(jìn)行演繹分析，層層剖析其發(fā)生的基本原因和典

15、型故障，預(yù)測(cè)引發(fā)高層建筑重大或特大火災(zāi)事故的可能事件。采用定性和定量分析相結(jié)合的方法，對(duì)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估分析，并對(duì)易失控的初始事件進(jìn)行量化，得出預(yù)防高層建筑火災(zāi)基本事件結(jié)構(gòu)的重要度順序。結(jié)合上述事故樹分析法辨識(shí)出的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)用事故致因理論和相關(guān)的安全分析方法尋找出各指標(biāo)之間的層次關(guān)系，從而建立一套完整、科學(xué)的指標(biāo)體系。指標(biāo)的選取是模型建立的基礎(chǔ)，本文通過文獻(xiàn)綜述，政府相關(guān)消防規(guī)定，事故樹分析等總結(jié)出了各項(xiàng)指標(biāo)，并對(duì)每個(gè)指標(biāo)做出詳細(xì)說明，以驗(yàn)證其正確性和合理性。選擇合適的理論和方法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行篩選并對(duì)指標(biāo)的有效性進(jìn)行驗(yàn)證是保證評(píng)價(jià)結(jié)果客觀準(zhǔn)確的關(guān)鍵，這是本文重點(diǎn)討論的內(nèi)容?；谀：恢屡?/p>

16、斷矩陣的層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)兩種方法相結(jié)合對(duì)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)也是文章內(nèi)容的主要內(nèi)容。最后，本文通過典型案例分析將兩方面聯(lián)合起來以對(duì)高層建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，以驗(yàn)證模型的科學(xué)性與實(shí)用性，為高層建筑在火災(zāi)防治方面提供參考。主要研究方法本文首要方法：事故樹分析方法、層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法；支持方法有：文獻(xiàn)資料法、綜合分析法、調(diào)查法、經(jīng)驗(yàn)案例實(shí)證法；輔助方法：圖表法、定性和定量方法。首先查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外關(guān)于高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究情況，然后通過對(duì)比分析目前主要的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法存在的問題，確定本篇論文所要采用的研究方法，即事故樹分析法、層次分析法與模糊綜

17、合評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法，建立相應(yīng)的評(píng)估模型。最后采用案例分析法，選取典型案例，以實(shí)證研究驗(yàn)證方法的科學(xué)性及合理性。 創(chuàng)新點(diǎn)及局限性創(chuàng)新點(diǎn)高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立。在把握指標(biāo)體系構(gòu)建的六個(gè)基本原則的基礎(chǔ)上，結(jié)合高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)與事故樹分析結(jié)果，運(yùn)用事故致因理論及相關(guān)的安全分析方法，參照文獻(xiàn)綜述確定了影響高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的若干指標(biāo)。指標(biāo)確定之后，經(jīng)過分析篩選，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行信度和效度分析，建立了行之有效的指標(biāo)體系。本文首次提出將事故樹分析法、層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)合起來的評(píng)價(jià)方法。首先通過事故樹分析法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了首次定性、定量分析，在此系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上建立了高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，然

18、后采用層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)確定了模糊綜合評(píng)價(jià)模型，最后通過典型案例分析，驗(yàn)證模型在研究火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)方面的適用性。局限性高層建筑結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，評(píng)估指標(biāo)之間的耦合性越來越大,因此,還需進(jìn)一步研究高層建筑物火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系和各評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值。小結(jié)結(jié)合高層建筑火災(zāi)特點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)分析與國(guó)內(nèi)外高層建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究現(xiàn)狀，以及頻繁發(fā)生的火災(zāi)安全事故給社會(huì)帶來的巨大的人和物的損失，本文提出了將事故樹分析法、層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)合起來的評(píng)價(jià)方法。然后，介紹了文章所使用的研究?jī)?nèi)容，研究方法和技術(shù)路線，最后對(duì)于文章的研究?jī)?nèi)容以及創(chuàng)新點(diǎn)也做了簡(jiǎn)要介紹。參考文獻(xiàn)1盧國(guó)建.高層建筑及大型地下空間火災(zāi)防控技術(shù)M.北

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